JPS6235032A - 内燃機関の燃料供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、内燃機関の燃料供給装置、特に可変ベンチュ
リ機構を有する電子制御式気化器に関するものである。

〔従来の技術及び問題点〕

従来、可変ベンチュリ機構を有する気化器としては、例
えば特開昭５６−５４０号によるフロートレス型可変ヘ
ンチュリ気化器や実開昭６０−４５８７３号による可変
ベンチュリ型電子制御気化器が提案されている。しかし
ながら、前者についてはエンジンの始動が不能になった
りＡ／Ｆの応答性が悪いという欠点があり、また何れの
気化器も燃圧及びオリフィスによる燃料ｉｔの制御とい
う点に関しては基本的に同じであり、従って燃圧制御精
度等が直接性能に影響することから、過渡時の制御が複
雑になってしまったり補機が多いという問題があった。

本発明は、以上の点に鑑み、より高精度で応答性が良く
且つ構造の簡単な内燃機関の燃料供給装置を提供するこ
とを目的としている。

Ｃ問題点を解決するための手段及び作用〕上記目的は、
本発明によれば、可変ベンチュリ機構を有するスロット
ル制御弁装置と、該可変ベンチュリ機構の可変ベンチュ
リ部に通じる燃料通路中に設けられた可変容量型の燃料
供給ポンプとを備えており、該ポンプの駆動周波数及び
容量に基づいて燃料流■を計量して前記可変ベンチュリ
部を介して燃料を供給するようにしたことを特徴とする
内燃機関の燃料供給装置により解決される。

この燃料供給装置は、好ましくは燃料供給ポンプの駆動
・アクチュエータとして、積層型圧電素子アクチュエー
タを使用している。

この燃料供給装置は、さらに好ましくは積層型圧電素子
アクチュエータが駆動周波数及びチ゛ヤージ電荷量を制
御することにより作動せしめられるように構成されてい
る。

この発明によれば、積層型圧電素子アクチュエータによ
り駆動される可変容量型の燃料供給ポンプを使用して燃
料流量を計量して可変ベンチュリ機構のニードルジェッ
ト部を介して燃料を供給するようにしたから、燃料流量
の計量が燃圧及びオリフィスによってではなく燃料ポン
プの駆動周波数及び容量によって行なわれるので、より
高精度で応答性が良く且つ構造の簡単な内燃機間の燃料
供給装置が得られる。

〔実施例〕

以下図面に示した実施例に基づき本発明を説明すれば、
本発明による内燃機関の燃料供給装置１は可変ベンチュ
リ機構を存するスロットル制御弁装置１０．可変容量型
燃料供給ポンプ２０及び制御ユニット３０から構成され
ている。さらにスロットル制御弁装置ｌＯは、吸気通路
１１内に進退可能に配設されたサクションピストン１２
と、該ピストン１２を吸気通路ｌｌ内へ付勢するための
リターンスフ“リング１３と、＝亥すクションピストン
１２の先端に取付けられていて且つ燃料タンクからの燃
料通路１４内に挿入されているジェットニードル１５と
、該サクションピストン１２より下流で吸気通路１１内
に設けられたスロットルバルブ１６とから構成されてお
り、以上の構成は従来の可変ベンチュリ型気化器と同様
の構成である。

また燃料供給ポンプ２０は、燃料タンク２１からの燃料
通路■４中に設けられており、積層型圧電素子アクチェ
エータ２２によりポンプ室２３内で駆動せしめられるピ
ストン２４によって燃料タンク２１から簡易型ポンプ（
例えばカムシャフトにより駆動されるダイアフラム式の
フィードポンプ）２５を介して導入される燃料を計量し
、ジェットニードル１５と燃料通路１４とにより形成さ
れるニードルジェット部を介して燃料を吸気通路１１内
に供給する。さらに制御ユニット３０は、スロットルバ
ルブ１６に接続されたスロットル開度センサー１７から
のスロットル開度信号Ｓ１．吸気通路１１のスロットル
バルブ１６の下流に設けられたマニホールド絶対圧セン
サー１８からの絶対圧センサー信号Ｓｔと冷却水温信号
Ｓ２．エンジンスピード信号Ｓ４．空燃比センサー信号
Ｓ、及び吸気温度信号Ｓｈが入力されておりこれらの信
号に基づき後述の如き演算を行い燃料供給ポンプ２０の
アクチュエータ２２に制御信号Ｄ１を出力する。該燃料
供給ポンプ２０は、制御ユニット３０からの制御信号Ｄ
１によってアクチェエータ２２が作動してピストン２４
が変位しポンプ容量が変化する。ここで、ポンプ室２３
の容量が増える場合には上流側の弁２６が開いて燃料が
ポンプ室２３内に導入され、ポンプ室２３の容量が減る
場合には下流側の弁２７が開いて燃料をポンプ室２３か
ら押し出す。積層型圧電素子アクチュエータ２２の変位
はチャージ電荷量と比例するので、ポンプ室２３の容量
変化は制御ユニット３０からの制御信号り、により例え
ば第２図に示すように制御される。即ち第２図において
、積層型圧電素子アクチュエータ２２は、一定のチャー
ジ電流Ｉ０でチャージ時間ＴｃＯ間持続する制御信号Ｄ
＋　によりチャージされ、その変位量はチャージ電荷量
即ちチャージ時間１ｃに比例する。さらに詳しく説明す
ると、該アクチュエータ２２には時刻１゜からｔ２まで
のチャージ時間ｔ、の間一定のチャージ電流■。の制御
信号り、が入力され、かくしてそのチャージ電荷量に従
って該アクチュエータ２２は変位し例えば、変位方向が
伸び方向であれば、ポンプ室２３の容量■は時刻ｔと共
に減少し、時刻ｔ２で制御信号Ｄ１が終了しチャージ電
流が０になるとポンプ室２３の容１ｖの変化は止まる。

その後時刻ｔ３から該アクチュエータ２２にチャージさ
れた電荷が放電されると、チャージ電荷量の減少に伴い
該アクチュエータ２２が変位してポンプ室２３の容１ｖ
は増加し、時刻ｔ４で放電が終了するとポンプ室２３の
容１ｖは最初の値に戻る。次に再び時刻Ｔ、からＴ、ま
での量制御信号Ｄ１の入力が行なわれるが、１．からむ
、までが制御信号Ｄ１の一周期Ｔであり、ｔ２から【３
までの時間はＯであってもよく、またｔ３からｔ４まで
の放電時間は該アクチュエータ２２の駆動回路に依存す
る。図示のようにり、からｔ６までの時間が１ｃより長
い場合には、該アクチュエータ２２のチャージ電荷量が
多くなり従ってポンプ室２３の容１ｖの減少が大きくな
って一周朋における燃料吐出量が増加する。理論的には
、燃料流量ＱＦは、ピストン２４の断面積をＳ、ピスト
ン２４の変位量をΔａ、チャージ電流をＩ。、チャージ
時間をＴＣｌ−周期の時間をＴとすると、Ｓ　・　Δ　
ｌ Ｑ　Ｆ　　（ｎ？　／　ｓ　　）　　＝　−−一・−−
一−−・（１）（ｋ：定数） で表わされ、従って制御信号り、としてはチャージ時間
ｔｃが一定でそのチャージ電流を変化させるようにした
信号でもよい。この場合、チャージ電流の代わりにチャ
ージ電圧を制御してもよい。

かくしてポンプ作用及び流量制御能力を備えた燃料供給
ポンプ２０により計量された燃料は燃料通路１４を介し
て吸気通路１１内に供給される。

尚、サクションピストン１２に取付けられたジェットニ
ードル１５は、燃料通路１４から押出される燃料が該ニ
ードル１５によって可変ベンチエリ部の中央に案内され
ることにより、燃料の霧化向上を達成するが、省略され
てもよい。

第３図は制御ユニット３０の構成例を示しており、前述
した各種信号Ｓ。乃至Ｓ、が入力されるセンサー信号入
力部３１、Ａ／Ｄ変換回路３２、パルスカウンタ回路３
３、ＣＰＵ３４、入力データ、演算結果、演算中間値等
が記憶されるＲＡＭ３５、演算シーケンスのプログラム
及び固定データを記憶するＲＯＭ３６とプログラマブル
周波数発生器３７、プログラマブルワンショットタイマ
ー３８及び駆動回路部３９とから構成されており、駆動
回路部３９を除く各ブロック３１乃至３８は内部バス４
０を介して接続されている。前述した各種信号Ｓ１乃至
Ｓ、はセンサー信号入力部を介してデジタル信号である
エンジンスピード信号Ｓ。

はパルスカウンタ回路３３に、またアナログ信号である
他の信号はＡ／Ｄ変換回路３２に入力され、各々内部バ
ス４０を介して入力情報としてＲＡＭに記憶される。こ
の入力情報に基づきＣＰＵ３４はＲＯＭに記憶されたプ
ログラムに従って積層型圧電素子アクチュエータ２２を
駆動するための制御信号り、の周期Ｔ及びチャージ時間
ｔｃを演算し、演算されたＴ及びｔｃによりプログラマ
ブル周波数発生器３７及びプログラマプルワンソヨソト
タイマ−３８は制御信号り、の実際の周波数及びチャー
ジ時間を発生し、かくして駆動回路部３９はプログラマ
ブルワンショットタイマー３８からの出力に従って積層
型圧電素子アクチュエータ２２を制御駆動する。尚、前
述の如く制御信号ｄ。

が一定のチャージ電流■。を有している場合には、駆動
回路部３９は定電流発生器３９ａ及び充放電回路３９ｂ
とから構成されている。

次に前述した演算の方法を説明する。この演算はＣＰＬ
Ｉ３４によりＲＯＭ３６に記憶されたプログラムに従っ
て従来公知の如く例えば第４図のシステムフローチャー
トに示すように行なわれる。

第４図（Ａ）において、先づ電源投入と同時にシステム
を初期化する即ちプログラマブル周波数発生器３７及び
プログラマブルワンショ・ノドタイマー３８を初期化し
且つセンサー信号入力部３１゜Ａ　／　Ｄ　ｉ　１０回
路３２．パルスカウンター回路３３及びＲＡＭ３５を初
期化し、その後主ルーチン即ち第４図（Ｂ）の信号入力
ルーチン、第４図（Ｃ）の演算ルーチン及び第４図（Ｄ
）の出力ルーチンを繰返す。信号入力ルーチンでは、信
号Ｓ。乃至Ｓ６がセンサー信号人力部３１に入力される
と、デジタル信号である信号Ｓ４はパルスカウンター回
路３３に入力され、アナログ信号である他の信号はＡ／
Ｄ変換回路３２に入力され、各々デジタル信号ＳＤＩ乃
至Ｓ、としてＲＡＭ３５に記憶される。演算ルーチンで
は、エンジンスピード信号ｓｏ。

とスロットル開度信号ＳＤＩから制御信号Ｄ１の駆動周
期Ｔ及びチャージ時間乞を演算する場合には、Ｔを予め
台上試験により信号３５１．　　Ｓｎ２のマツプとして
ＲＯＭ３６に記憶させ且つｔｃを基本チャージ時間（例
えば１００．ｕｓｅｃ）としてＲ，Ｏ，、Ｍ３６に記憶
させておき、信号Ｓ。＋、Ｓゎ、から上記マツプと例え
ば本出願人による特願昭５９−１２０７０３号に示され
ているような補間演算によりマツプ値Ｔイを求める。尚
、Ｔ（またはＴＭ）はアイドル回転数の安定等の点から
’ｌ　Ｑ　ｍ５ｅｃ以下（即ち５０ｈ２以上）になるよ
うに選定されている。次に吸気温度信号Ｓ、から例えば
ＳＯ４の一次マツブとしてＲＯＭ３６に記憶されている
補正計数に、（例えば０．８乃至１．２５　）を求めて
ｔｃ　′”　Ｋ　＋　　・ｔｃの演算を行なう。続いて
、冷却水温信号ｓｏｉから例えば３１１３の一次マツブ
としてＲＯＭ３６に記憶されている補正計数に！を求め
Ｔ＝Ｋｔ　　−ＴＭの演算を行なう。最後に空燃比セン
サー信号Ｓｏｓからチャージ時間ｔを演算するが、この
演算は第５図に示すように行なわれる。即ち空燃比セン
サー信号ＳＯ５が活性かどうか判断し′、例えば絶対圧
センサー信号Ｓｅｔ＋　冷却水温信号３１３及びエンジ
ンスピード信号ＳＤ４から空燃比の補正領域であるかど
うか判断し、補正領域であれば例えばマニホールド絶対
圧センサー信号ＳＯＷの一次マツブとしてＲＯＭ３６に
記憶されたセンサー目標値Ｓ、ｌＳを求めて空燃比セン
サー信号ＳＯＳと比較し、その差ＥＲＲＯＲが例えばＣ
＋　より大きい場合には補正演算を行って補正値に、を
求め、このに、をに４なる学習値として記憶させておく
ことにより補正領域外の場合でも比較的圧しい空燃比を
得ることができる。その後ｔ＝に４　　°ｔｃ　′の演
算を行ない、以上で演算ルーチンが終了する。

出力ルーチンでは、演算ルーチンで求められたＴ及びｔ
を各々プログラマブル周波数発生器３７及びプログラマ
ブルワンショットタイマー３８に書き込む。か（してプ
ログラマブル周波数発生器３７は、リセットまたは初期
化されない限りは書き込まれた周期Ｔごとにトリガ信号
をプログラマブルワンショットタイマー３８に供給する
が、Ｔが書き換えられた場合には次の周期から新しい周
期Ｔでトリガ信号を供給するようになっている。しかし
ながら割込型の構成のプログラマブル周波数発生器も可
能である。またプログラマブルワンショットタイマー３
８は、プログラマブル周波数発生器３７からトリガ信号
が入力されるごとにパルス幅ｔｃの信号を駆動回路部３
９に送り、駆動回路部３９はプログラマブルワンショッ
トタイマー３８からのパルス信号により時間ｔｃＯ間一
定のチャージ電流■。の制御信号Ｄ１を積層型圧電素子
アクチュエータ２２に供給する。かくして主ルーチンは
その一周期が終了し、さらに繰返される。

尚、上記の演算の方法は一例を示したにすぎず、他の公
知の方法も利用し得ることはいうまでもない。

〔発明の効果〕

上述の如く本発明によれば、可変ベンチュリ機構を有す
るスロットル制御弁装置と、゛該可変ヘンチュリ機構の
可変ベンチュリ部に通じる燃料通路中に設けられた可変
容量型の燃料供給ポンプとを備えており、該ポンプの駆
動周波数及び容量に基づいて燃料流量を計量して前記可
変ベンチュリ部を介して燃料を供給するように、内燃機
関の燃料供給装置を構成し、好ましくは燃料供給ポンプ
の駆動アクチュエータとして積層型圧電素子アクチュエ
ータを使用するようにしたから、燃料流量が燃圧及びオ
リフィスによってではなく燃料ポンプの駆動周波数及び
容量によって計量されるので、良好な霧化が実現され且
つより高精度で応答性が良く而もポンプ作用と燃料流量
の計量とが燃料供給ポンプにより行なわれ得るために燃
圧レギュレータ等が不要であることもあって構造が簡単
になる等、極めて効果的な内燃機関の燃料供給装置が提
供され得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による内燃機関の燃料供給装置の一実施
例を示す概略図、第２図はアクチュエータのチャージ状
態とポンプ室の容量変化を示すタイムチャート、第３図
は制御ユニットの一構成例を示すブロック図、第４図は
制御ユニットによる演算方法のシステムチャートで、（
Ａ）は初期化及び主ルーチン、（Ｂ）は信号入力ルーチ
ン、（Ｃ）は演算ルーチン、（Ｄ）は出力ルーチンを示
す図である。第５図は第４図（Ｃ）におけるステップ５
０の詳細なシステムチャートである。 １・・・・内燃機関の燃料供給装置、ｌＯ・・・・スロ
ットル制御弁装置、１１・・・・吸気通路、１２・・・
・サクションピストン、１３・・・・リターンスプリン
グ、１４・・・・燃料通路、１５・・・・ジェットニー
ドル、１６・・・・スロットルバルブ、１７・・・・ス
ロットル開度センサー、Ｉ８・・・・マニホールド絶対
圧センサー、２０・・・・燃料供給ポンプ、２１・・・
・燃料タンク、２２・・・・積層型圧電素子アクチュエ
ータ、２３・・・・ポンプ室、２４・・・・ピストン、
２５・・・・簡易型ポンプ、３０・・・・制御ユニット
、３１・・・・センサー信号入力部、３２・・・・Ａ／
Ｄ変換回路、３３・・・・パルスカウンタ回路、３４・
・・・ＣＰＵ１３５・・・・ＲＡＭ、３６・・・・ＲＯ
Ｍ、３７・・・・プログラマブル周波数発生器、３８・
・・・・プログラマブルワンショットタイマー、３９・
・・・駆動回路部、４０・・・・内部バス、５０・・・
・ステップ。 時間 第４図 （Ａ）（Ｂ）（Ｄ）

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）可変ベンチュリ機構を有するスロットル制御弁装
   置と、該可変ベンチュリ機構の可変ベンチュリ部に通じ
   る燃料通路中に設けられた可変容量型の燃料供給ポンプ
   とを備えており、該ポンプの駆動周波数及び容量に基づ
   いて燃料を計量して前記可変ベンチュリ部を介して燃料
   を供給するようにしたことを特徴とする、内燃機関の燃
   料供給装置。
2. （２）燃料供給ポンプの駆動アクチュエータとして、積
   層型圧電素子アクチュエータが使用されていることを特
   徴とする、特許請求の範囲（１）に記載の装置。
3. （３）積層型圧電素子アクチュエータが駆動周波数及び
   チャージ電荷量を制御することにより作動せしめられる
   ことを特徴とする、特許請求の範囲（２）に記載の装置
   。
4. （４）前記駆動周波数及びチャージ電荷量から、燃料ポ
   ンプにより供給される燃料流量を計量するための演算回
   路が備えられていることを特徴とする、特許請求の範囲
   （３）に記載の装置。
5. （５）本装置により供給される混合気の空燃比を測定す
   るための空燃比センサーと、該空燃比センサーにより測
   定された空燃比と目標空燃比を比較して供給燃料流量を
   補正することにより供給混合気の空燃比を目標空燃比に
   制御するための補正回路とを備えていることを特徴とす
   る、特許請求の範囲（１）から（４）の何れかに記載の
   装置。
6. （６）可変ベンチュリ機構のピストンにジェットニード
   ルが備えられていて、該ジェットニードルが燃料通路内
   に挿入されていることによりニードルジェット部を形成
   していることを特徴とする、特許請求の範囲（１）から
   （５）の何れかに記載の装置。